Механизмы и системы управления автомобиля Москвич-2140 (стр. 2 из 7)

2. Рулевое управление

2.1 Кинематический расчет рулевого механизма

При движении автомобиля на повороте рулевой привод должен обеспечивать качение управляемых колес без бокового скольжения. При этом управляемые колеса должны быть провернуты на разные углы, значения которых (без учета угла бокового увода шин) связаны зависимостью:

(2.1)

где:

- база автомобиля;

- расстояние между шкворнями;

и - углы поворота соответственно наружного и внутреннего колес.

Принимаем:

= 2400мм

=1009мм

Максимальный угол поворота наружного колеса определяется по формуле:

(2.2)

Принимаем

=5,25м.

Определим максимальный угол поворота наружного колеса:

Из формулы (2.1) выводим формулу зависимости угла поворота внутреннего колеса от угла поворота наружного колеса:

;

Рисунок 2- Определение зависимости углов поворота колес графическим методом

Результаты определения зависимости угла поворота внутреннего колеса от угла поворота наружного колеса теоретическим и графическим методами сносим в общую таблицу 2.1

Пример вычисления:

При a_н=3 град:

;

Таблица 2.1- результаты вычислений

	5	10	15	20	25	30	35
	4,5	9,3	13,4	17,3	21	24,3	28
	4,4	9	12,9	16,5	19,7	22,7	25,6

На рисунке 2.1 изображена теоретическая и графическая зависимости между углами поворота внутреннего и внешнего управляемого колес автомобиля.

2.2 Определение усилия на рулевом колесе при повороте колес на месте

Кинематическое передаточное число рулевого управления определяется по формуле:

(2.3)

где

- угловые передаточные числа соответственно рулевого механизма и рулевого привода.

Принимаем:

=16,12; =1

Подставив данные значения в формулу (2.3) получим:

(общие технические сведения);

Момент сопротивления повороту управляемых колес складывается из момента сопротивления, связанного с плечом обкатки, трением в пятне контакта, поперечным наклоном шкворня:

(2.4)

Значения

и определяются по формулам:

(2.5)

(2.6)

где:

- вес, приходящийся на переднюю ось;

f - коэффициент сопротивления качению;

a- плечо обкатки;

j - коэффициент сцепления шины с полотном дороги;

r_j - эквивалентный радиус сил трения.

Принимаем:

.

=6678Н

f =0,015;

a=0,025м;

j =0,85.

Подставив значения в формулы (2.4)-(2.6) получим:

Усилие, прикладываемое водителем к рулевому колесу, определяется по формуле:

(2.7)

где:

- КПД рулевого механизма

- КПД рулевого привода

- радиус рулевого колеса

Принимаем:

=0,85

=0,90

=0,2м

После подстановки данных в формулу (2.7) получим:

2.3 Прочностной расчет рулевого механизма и рулевого привода

Прочностной расчет рулевого механизма.

В автомобиле Москвич 2140 в качестве рулевого механизма применяют глобоидную пару «червяк-ролик».

Осевое усилие на винте определяется по формуле:

;(2.8)

где:

- начальный радиус винтовой линии червяка по наименьшему сечению;

- угол наклона винтовой линии;

- усилие, прикладываемое водителем на рулевом колесе;

- радиус рулевого колеса.

Принимаем:

=0,03м

=400Н

=0,2м

Подставив данные в формулу (2.8) получим:

Н

Контактная площадь определяется по формуле:

(2.9)

Принимаем:

=1,099рад

=0,994рад

=0,0727 м

=0,02м

Рисунок 4 - Схема зацепления червяк-ролик.

Подставив данные значения в формулу (2.9) получим:

Контактное напряжение в зацеплении червяк-ролик определяется по формуле:

;(2.10)

где: n – число гребней ролика

Принимаем n=2.

Подставив значения в формулу (2.10) получим:

;

Прочностной расчет рулевого привода.

Расчет вала рулевой сошки рассчитывается на кручение по формуле:

(2.11)

где:

- передаточное отношение рулевого механизма;

- диаметр вала сошки в опасном сечении.

Принимаем:

=16.12

=0,0267м

Подставив данные в формулу (2.11) получим

МПа

Рисунок 5 - Схемы к расчету рулевого привода

Усилие на шаровом пальце сошки определяется по формуле:

; (2.12)